EP3285556B1 - Kühlanordnung für die klimatisierung einer it-umgebung und insbesondere für die rechenzentrumsklimatisierung - Google Patents
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- EP3285556B1 EP3285556B1 EP17175505.1A EP17175505A EP3285556B1 EP 3285556 B1 EP3285556 B1 EP 3285556B1 EP 17175505 A EP17175505 A EP 17175505A EP 3285556 B1 EP3285556 B1 EP 3285556B1
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Definitions
- the invention is based on a cooling arrangement for air conditioning an IT environment and in particular for data center air conditioning, the cooling arrangement having a cooling device housing which is set up in an IT environment and in particular in a data center, and in which a first heat exchanger package and at least one first fan are added.
- the first fan is set up to suck in air from the inside of the building or the data center via a first of two opposite housing sides of the cooling device housing, to convey it through the cooling device housing and the first heat exchanger package and out of the housing via a second housing side opposite the first housing side blow out.
- a second heat exchanger package is arranged outside the building or data center and air flows through it from a second fan.
- a first and a second refrigerant circuit are fluidically separated from one another between the first heat exchanger pack and the second heat exchanger pack, the first refrigerant circuit being a free cooling circuit and the second refrigerant circuit being a compressor circuit, the second heat exchanger pack being a third air-refrigerant heat exchanger, which is a condenser Compressor circuit, and has a fourth air-refrigerant heat exchanger, through which the liquid refrigerant of the free cooling circuit is passed.
- Such a cooling arrangement is in the US 2008 / 0250807A1 described.
- the cooling power to be applied per cooling arrangement can be in the range of, for example, 35 kW or more, which in turn makes it necessary that the outside Recooling units having heat exchanger packs are designed as active recoolers, for example as chillers, in order to be able to provide the recooling required for the cooling capacity to be applied in the building or data center.
- the cooling efficiency of chillers is heavily dependent on the temperature conditions between the building or data center and the surroundings of the data center, in particular on the temperature difference between a target or actual temperature in the building or data center and the outside environment of the data center, the temperature being the The external environment of the data center is highly dependent on the season.
- the recooling performance of the chiller is therefore designed to still be able to provide sufficient recooling even at maximum outside temperatures, for example at temperatures of more than 35 ° C.
- the chiller works most of the time in an inefficient cooling capacity range, measured by its design.
- the third and fourth heat exchangers of the second heat exchanger package are accommodated vertically stacked one above the other in a recooling housing, the condenser of the compressor circuit being arranged above the fourth air-refrigerant heat exchanger of the free-cooling circuit and the condenser and the fourth air-refrigerant The air flows through heat exchangers of the free cooling circuit one after the other in the vertical direction.
- the combination of a free cooling circuit and a compressor circuit ensures that the cooling power to be applied can be provided at least in part via the free cooling circuit, so that the compressor circuit is relieved by the free cooling circuit.
- the recooling output to be provided outside is correspondingly low and in particular allows the recooling of the compressor circuit to be provided via the second heat exchanger package solely via a condenser of the compressor circuit designed as an air-refrigerant heat exchanger and thus the use of energy-consuming recooling devices, in particular the use of chillers, is no longer required.
- the first heat exchanger package can therefore have a first air-refrigerant heat exchanger, which is an evaporator of the compressor circuit, and a second air-refrigerant heat exchanger through which the liquid refrigerant of the free-cooling circuit is passed.
- the second heat exchanger package has a third air-refrigerant heat exchanger, which is a condenser of the compressor circuit, and a fourth air-refrigerant heat exchanger, through which the liquid refrigerant of the free-cooling circuit is passed.
- the air flowing through the second heat exchanger package can flow through the second heat exchanger package in the air flow direction through the fourth air-refrigerant heat exchanger of the free cooling circuit upstream of the condenser of the compressor circuit.
- the described cooling arrangement also makes it possible, in particular, that a recooling unit, which is arranged in the outer area and has the second heat exchanger package, can be designed as a compact component.
- the third and fourth heat exchangers as air-refrigerant heat exchangers, the two heat exchangers can be connected in series in the direction of air flow through the two heat exchangers, and accordingly the same fan or fans can be used for the flow through both heat exchangers.
- additional pumps, compressors, expansion means and the like are superfluous.
- An air inlet side of the fourth air-refrigerant heat exchanger of the free cooling circuit can form an air inlet of the second heat exchanger package and an air outlet side of the condenser can form an air outlet of the second heat exchanger package.
- the side walls of the recooling housing can be formed by a circumferentially closed vertical side wall enclosure of the second heat exchanger package, which aligns the third and fourth heat exchangers with one another and borders them laterally, so that an air flow direction through the second heat exchanger package is formed parallel to the side wall enclosure and thus in the vertical direction.
- the air-refrigerant heat exchangers of the second heat exchanger package can have parallel heat exchanger fins, of which adjacent heat exchanger fins each form a vertically permeable air duct through the third and fourth air-refrigerant heat exchangers.
- the air ducts of the third and fourth air-refrigerant heat exchangers of the second heat exchanger package can be aligned in pairs in alignment with one another, the aligned air ducts being guided between the air inlet side of the fourth air-refrigerant heat exchanger of the free cooling circuit and the air outlet side of the condenser.
- the cooling arrangement 1 has a cooling device housing 2 which is arranged in an IT environment, for example in a data center, and which can for example be arranged as an inline device in a row of switch cabinets in a cold aisle-hot aisle arrangement.
- the cooling device housing 2 is designed to suck in, for example, heated air from a hot aisle via a first of two opposite sides 6, 7 and to blow it out as cooled air into a cold aisle via a second side 7 opposite the first side.
- a first heat exchanger package 3 is received in the cooling device housing 2.
- the cooling device housing 2 has at least one first fan 4.
- the recooling housing 15 has second fans 5 which generate a defined air flow in the y-direction through the second heat exchanger package 8.
- the first and the second heat exchanger package 3, 8 each have two air-refrigerant heat exchangers 11, 12; 13, 14.
- the first heat exchanger package 3 has a first air-refrigerant heat exchanger 11 and a second air-refrigerant heat exchanger 12.
- the second heat exchanger package 8 has a third air-refrigerant heat exchanger 13 and a fourth air-refrigerant heat exchanger 14.
- the first air-refrigerant heat exchanger 11 forms an evaporator of a compressor circuit 10, via which the first air-refrigerant heat exchanger 11 is fluidically connected to the third air-refrigerant heat exchanger 13, the latter correspondingly forming a condenser of the compressor circuit 10.
- the second air-refrigerant heat exchanger 12 is fluidically connected to the fourth air-refrigerant heat exchanger 14 via a free cooling circuit 9.
- the compressor circuit 10 has a compressor 22 and an expansion valve 23.
- the compressor circuit can be designed in the manner of a conventional compressor circuit, as is known from the prior art for IT cooling applications.
- the compressor circuit 10 and the free cooling circuit 9 are fluidically separated from one another.
- the free cooling circuit 9 has one Pump 21, via which a refrigerant is circulated between the two air-refrigerant heat exchangers 12, 14.
- the third and fourth air-refrigerant heat exchangers 13, 14 are arranged one above the other in the recooling housing 15 in the vertical direction, the two heat exchangers 13, 14 being air-permeable in the vertical direction, so that an air flow direction y is generated via the second fan 5, which is aligned straight in the vertical direction.
- the second fans 5 are just aimed at generating the air flow in the vertical direction from bottom to top.
- the ambient air flows through the fourth air-refrigerant heat exchanger 14 of the free cooling circuit before the third air-refrigerant heat exchanger 13 of the compressor circuit 10, so that at least a large part of the required recooling power from the fourth air-refrigerant heat exchanger of the free cooling circuit and thus a large part of the required cooling capacity of the first heat exchanger package 3 can be applied and the compressor circuit 10 consequently only has to provide a possibly missing cooling capacity component.
- the compressor circuit 10 can, for example, be operated in a clocked manner with a correspondingly extended clock period.
- the compressor circuit 10 can, however, also have a speed-controlled compressor 22, whereby the cooling arrangement according to the invention allows the compressor 22 to be operated in an energy-optimized, low speed range in order to provide any additional cooling power that may still be required, which cannot be provided by the free cooling circuit 9 to provide.
- the third and fourth heat exchangers 13, 14 are stacked one above the other in the cooling device housing 15 so that they form a compact unit.
- the recooling housing 15 has a side wall surround 18 which is just a surround of the second heat exchanger package 8 and which defines an air flow direction through the second heat exchanger package 8 parallel to the side wall surround 18 and thus in the vertical direction y.
- the second heat exchanger package 8 has parallel heat exchanger fins 19 which extend in the y direction Form permeable air ducts 20 through the two heat exchangers 13, 14.
- the third and fourth heat exchangers 13, 14 can in particular be aligned with one another in such a way that the air ducts 20 of the two heat exchangers 13, 14 are aligned in pairs, the aligned air ducts 20 each between the air inlet side 16 of the fourth air-refrigerant heat exchanger 14 of the free cooling circuit and the air outlet side 17 of the condenser are performed.
- the recooling housing 15 therefore only has to have at least one second fan 5 for generating the air flow in the y-direction. No further active components such as compressors, expansion valves or the like are required, so that the recooling housing 15 can be kept structurally simple at least in comparison to chillers and other active recooling components and has a low energy consumption.
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Description
- Die Erfindung geht aus von einer Kühlanordnung für die Klimatisierung einer IT-Umgebung und insbesondere für die Rechenzentrumsklimatisierung, wobei die Kühlanordnung ein Kühlgerätegehäuse aufweist, das in einer IT-Umgebung und insbesondere in einem Rechenzentrum aufgestellt ist, und in dem ein erstes Wärmetauscherpaket sowie mindestens ein erster Lüfter aufgenommen sind. Der erste Lüfter ist dazu eingerichtet, Luft aus dem Gebäude- oder dem Rechenzentrumsinnern über eine erste von zwei gegenüber liegenden Gehäuseseiten des Kühlgerätegehäuses anzusaugen, durch das Kühlgerätegehäuse und das erste Wärmetauscherpaket hindurch zu befördern und über eine der ersten Gehäuseseite gegenüber liegende zweite Gehäuseseite aus dem Gehäuse auszublasen. Außerhalb des Gebäudes oder Rechenzentrums ist ein zweites Wärmetauscherpaket angeordnet und von einem zweiten Lüfter mit Luft durchströmt. Ein erster und ein zweiter Kältemittelkreislauf sind fluidisch voneinander getrennt zwischen dem ersten Wärmetauscherpaket und dem zweiten Wärmetauscherpaket geführt, wobei der erste Kältemittelkreislauf ein Freikühlungskreislauf und der zweite Kältemittelkreislauf ein Verdichterkreislauf ist, wobei das zweite Wärmetauscherpaket einen dritten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher, der ein Verflüssiger des Verdichterkreislaufs ist, und einen vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher aufweist, durch den das flüssige Kältemittel des Freikühlungskreislaufs durchgeleitet ist. Eine derartige Kühlanordnung ist in der
US 2008/0250807A1 beschrieben. - Eine weitere Kühlanordnung ist in der
DE 10 2013 111 053 A1 beschrieben. - Insbesondere bei Klimatisierungsanwendungen im Rechenzentrumsbereich, bei denen die Kühlgerätegehäuse beispielsweise als Inline-Geräte in eine Schaltschrankreihe integriert sein können, können die je Kühlanordnung aufzubringenden Kühlleistungen im Bereich von beispielsweise 35 kW oder darüber liegen, was es wiederum erforderlich macht, dass die im Außenbereich das zweite Wärmetauscherpaket aufweisenden Rückkühleinheiten als aktive Rückkühler, beispielsweise als Chiller, ausgebildet sind, um die für die aufzubringende Kühlleistung im Gebäude bzw. Rechenzentrum erforderliche Rückkühlung bereitstellen zu können.
- Die Kühleffizienz von Kältemaschinen ist jedoch stark von den Temperaturverhältnissen zwischen dem Gebäude bzw. Rechenzentrum und der Umgebung des Rechenzentrums abhängig, insbesondere von der Temperaturdifferenz zwischen einer Soll- oder Ist-Temperatur im Gebäude bzw. Rechenzentrum und der Außenumgebung des Rechenzentrums, wobei die Temperatur der Außenumgebung des Rechenzentrums stark jahreszeitenabhängig ist. Insbesondere ist daher die Rückkühlleistung des Chillers daher darauf ausgelegt, auch bei maximalen Außentemperaturen, beispielsweise bei Temperaturen von mehr als 35 °C, immer noch eine ausreichende Rückkühlung bereitstellen zu können. Da diese extremen Temperaturen in vielen Regionen der Erde jedoch an nur vergleichsweise wenigen Tagen im Jahr erreicht werden, arbeitet der Chiller die allermeiste Zeit in einem, gemessen an seiner Auslegung, ineffizienten Kühlleistungsbereich.
- Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Kühlanordnung der eingangs beschriebenen Art derart weiter zu entwickeln, dass sie auch bei variierenden Umgebungstemperaturen energieeffizient betrieben werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Kühlanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Demgemäß ist vorgesehen, dass der dritte und der vierte Wärmetauscher des zweiten Wärmetauscherpakets vertikal übereinander gestapelt in einem Rückkühlgehäuse aufgenommen sind, wobei der Verflüssiger des Verdichterkreislaufs oberhalb des vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher des Freikühlungskreislaufs angeordnet ist und der Verflüssiger und der vierte Luft-Kältemittel-Wärmetauscher des Freikühlungskreislaufs in Vertikalrichtung nacheinander von der Luft durchströmt sind.
- Durch die Kombination eines Freikühlungskreislaufes und eines Verdichterkreislaufes wird erreicht, dass die aufzubringende Kühlleistung zumindest anteilig über den Freikühlungskreislauf bereitgestellt werden kann, so dass der Verdichterkreislauf durch den Freikühlungskreislauf entlastet wird. Dies wiederum bedingt, dass die von dem Verdichterkreislauf eventuell noch zusätzlich zu der Kühlleistung des Freikühlungskreislaufes aufzubringende Kühlleistung so gering ist, dass die über das zweite Wärmetauscherpaket im Außenbereich bereitzustellende Rückkühlleistung entsprechend niedrig ist und es insbesondere erlaubt, dass die Rückkühlung des Verdichterkreislaufes über das zweite Wärmetauscherpaket allein über einen als Luft-Kältemittel-Wärmetauscher ausgebildeten Verflüssiger des Verdichterkreislaufes bereitgestellt werden kann und somit die Anwendung Energie verbrauchender Rückkühlgeräte, insbesondere die Anwendung von Chillern, nicht mehr erforderlich ist.
- Das erste Wärmetauscherpaket kann daher einen ersten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher, der ein Verdampfer des Verdichterkreislaufs ist, und einen zweiten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher aufweisen, durch den das flüssige Kältemittel des Freikühlungskreislaufs durchgeleitet ist. Dementsprechend weist das zweite Wärmetauscherpaket einen dritten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher, der ein Verflüssiger des Verdichterkreislaufs ist, und einen vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher auf, durch den das flüssige Kältemittel des Freikühlungskreislaufs durchgeleitet ist.
- Die das zweite Wärmetauscherpaket durchströmende Luft kann in Luftströmungsrichtung durch das zweite Wärmetauscherpaket den vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher des Freikühlungskreislaufs vor dem Verflüssiger des Verdichterkreislaufs durchströmen.
- Die beschriebene Kühlanordnung ermöglicht es insbesondere auch, dass eine Rückkühleinheit, die im Außenbereich angeordnet ist und das zweite Wärmetauscherpaket aufweist, als ein kompaktes Bauteil ausgebildet sein kann. Insbesondere ist es möglich, dass durch die Ausbildung des dritten und des vierten Wärmetauschers als Luft-Kältemittel-Wärmetauscher die beiden Wärmetauscher in Luftströmungsrichtung durch die beiden Wärmetauscher hintereinander geschaltet werden können und dementsprechend derselbe Lüfter oder dieselben Lüfter für die Durchströmung beider Wärmetauscher verwendet werden können. Insbesondere werden auch zusätzliche Pumpen, Verdichter, Expansionsmittel und dergleichen überflüssig.
- Eine Lufteinlassseite des vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauschers des Freikühlungskreislaufs kann einen Lufteinlass des zweiten Wärmetauscherpakets und eine Luftauslassseite des Verflüssigers einen Luftauslass des zweiten Wärmetauscherpakets bilden.
- Die Seitenwände des Rückkühlgehäuses können von einer umlaufend geschlossenen vertikalen Seitenwandeinfassung des zweiten Wärmetauscherpakets gebildet sein, die den dritten und den vierten Wärmetauscher zueinander ausrichtet und seitlich einfasst, so dass eine Luftströmungsrichtung durch das zweite Wärmetauscherpaket parallel zu der Seitenwandeinfassung und damit in Vertikalrichtung gebildet ist.
- Die Luft-Kältemittel-Wärmetauscher des zweiten Wärmetauscherpakets können parallele Wärmetauscherlamellen aufweisen, von denen benachbarte Wärmetauscherlamellen jeweils einen in Vertikalrichtung durchlässigen Luftleitkanal durch den dritten und den vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher hindurch bilden.
- Die Luftleitkanäle des dritten und des vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauschers des zweiten Wärmetaucherpakets können paarweise fluchtend zueinander ausgerichtet sein, wobei die fluchtenden Luftleitkanäle jeweils zwischen der Lufteinlassseite des vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauschers des Freikühlungskreislaufs und der Luftauslassseite des Verflüssigers geführt sind.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden
Figur 1 veranschaulicht. Diese zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung. - Die Kühlanordnung 1 weist ein in einer IT-Umgebung, beispielsweise in einem Rechenzentrum, angeordnetes Kühlgerätgehäuse 2 auf, das beispielsweise als ein Inline-Gerät in eine Schaltschrankreihe in einer Kaltgang-Warmgang-Anordnung eingereiht sein kann.
- Dementsprechend ist das Kühlgerätgehäuse 2 darauf ausgerichtet, über eine erste von zwei gegenüber liegenden Seiten 6, 7 beispielsweise erwärmte Luft aus einem Warmgang anzusaugen und über eine der ersten Seite gegenüber liegende zweite Seite 7 als gekühlte Luft in einen Kaltgang auszublasen.
- Dazu ist in dem Kühlgerätgehäuse 2 ein erstes Wärmetauscherpaket 3 aufgenommen. Zur Erzeugung der beschriebenen Luftströmung weist das Kühlgerätegehäuse 2 mindestens einen ersten Lüfter 4 auf. Im Außenbereich ist ein fluidisch mit dem Kühlgerätegehäuse 2 verbundenes Rückkühlgehäuse 15 angeordnet, das ein darin aufgenommenes zweites Wärmetauscherpaket 8 aufweist. Das Rückkühlgehäuse 15 weist zweite Lüfter 5, die eine definierte Luftströmung in y-Richtung durch das zweite Wärmetauscherpaket 8 hindurch erzeugen.
- Das erste und das zweite Wärmetauscherpaket 3, 8 weisen jeweils zwei Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 11,12;13,14 auf. Das erste Wärmetauscherpaket 3 weist einen ersten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 11 und einen zweiten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 12 auf. Das zweite Wärmetauscherpaket 8 weist einen dritten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 13 und einen vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 14 auf. Der erste Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 11 bildet einen Verdampfer eines Verdichterkreislaufes 10, über den der ersten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 11 mit dem dritten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 13 fluidisch verbunden ist, wobei letzterer dementsprechend einen Verflüssiger des Verdichterkreislaufes 10 bildet. Der zweite Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ist über einen Freikühlungskreislauf 9 mit dem vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 14 fluidisch verbunden. Der Verdichterkreislauf 10 weist neben dem Verdampfer 11 und dem Verflüssiger 13 einen Verdichter 22 und ein Expansionsventil 23 auf. Im Übrigen kann der Verdichterkreislauf nach Art eines üblichen Verdichterkreislaufes ausgebildet sein, wie er für IT-Kühlungsanwendungen aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Verdichterkeislauf 10 und der Freikühlungskreislauf 9 sind fluidisch voneinander getrennt. Der Freikühlungskreislauf 9 weist neben den beiden Luft-Kältemittel-Wärmetauschern 12, 14 eine Pumpe 21 auf, über welche ein Kältemittel zwischen den beiden Luft-Kältemittel-Wärmetauschern 12, 14 zirkuliert ist.
- Der dritte und der vierte Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 13, 14 sind in dem Rückkühlgehäuse 15 in Vertikalrichtung übereinander angeordnet, wobei die beiden Wärmetauscher 13, 14 gerade in der Vertikalrichtung luftdurchlässig sind, so dass über die zweiten Lüfter 5 eine Luftströmungsrichtung y erzeugt ist, welche gerade in Vertikalrichtung ausgerichtet ist. Die zweiten Lüfter 5 sind gerade darauf ausgerichtet, den Luftstrom in Vertikalrichtung von unten nach oben zu erzeugen. Dadurch durchströmt die Umgebungsluft den vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 14 des Freikühlungskreislaufes vor dem dritten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 13 des Verdichterkreislaufs 10, so dass zumindest ein Großteil der erforderlichen Rückkühlleistung von dem vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher des Freikühlungskreislaufes und damit ein Großteil der erforderlichen Kühlleistung des ersten Wärmetauscherpakets 3 aufgebracht werden kann und der Verdichterkreislauf 10 folglich nur noch einen eventuell fehlenden Kühlleistungsanteil aufbringen muss. Der Verdichterkreislauf 10 kann dazu beispielsweise getaktet mit entsprechend verlängerter Taktperiode betrieben werden. Der Verdichterkreislauf 10 kann jedoch auch einen drehzahlgeregelten Verdichter 22 aufweisen, wobei es die erfindungsgemäße Kühlanordnung erlaubt, dass der Verdichter 22 in einem energieoptimierten, niedrigen Drehzahlbereich betrieben werden kann, um die eventuell noch erforderliche zusätzliche Kühlleistung, die von dem Freikühlungskreislauf 9 nicht aufgebracht werden kann, bereit zu stellen.
- Der dritte und der vierte Wärmetauscher 13, 14 sind in dem Kühlgerätegehäuse 15 gestapelt übereinander angeordnet, so dass sie eine kompakte Einheit bilden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Rückkühlgehäuse 15 eine Seitenwandeinfassung 18 aufweist, die gerade eine Einfassung des zweiten Wärmetauscherpakets 8 ist und die eine Luftströmungsrichtung durch das zweite Wärmetauscherpaket 8 parallel zu der Seitenwandeinfassung 18 und damit in Vertikalrichtung y definiert. Das zweite Wärmetauscherpaket 8 weist parallele Wärmetauscherlamellen 19 auf, die in y-Richtung durchlässige Luftleitkanäle 20 durch die beiden Wärmetauscher 13, 14 hindurch bilden. Der dritte und der vierte Wärmetauscher 13, 14 können insbesondere derart zueinander ausgerichtet sein, dass die Luftleitkanäle 20 der beiden Wärmetauscher 13, 14 paarweise fluchten, wobei die fluchtenden Luftleitkanäle 20 jeweils zwischen der Lufteinlassseite 16 des vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauschers 14 des Freikühlungskreislauf und der Luftauslassseite 17 des Verflüssigers geführt sind. Außer dem zweiten Wärmetauscherpaket 8 muss das Rückkühlgehäuse 15 somit lediglich noch mindestens einen zweiten Lüfter 5 zur Erzeugung der Luftströmung in y-Richtung aufweisen. Es sind keine weiteren aktiven Komponenten wie Verdichter, Expansionsventile oder dergleichen erforderlich, so dass das Rückkühlgehäuse 15 zumindest im Vergleich zu Chillem und anderen aktiven Rückkühlkomponenten konstruktiv einfach gehalten werden kann und einen niedrigen Energieverbrauch aufweist.
- Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
-
- 1
- Kühlanordnung
- 2
- Kühlgerätgehäuse
- 3
- erstes Wärmetauscherpaket
- 4
- erster Lüfter
- 5
- zweiter Lüfter
- 6
- Lufteinlassseite
- 7
- Luftauslassseite
- 8
- zweites Wärmetauscherpaket
- 9
- Freikühlungskreislauf
- 10
- Verdichterkreislauf
- 11
- erster Luft-Kältemittel-Wärmetauscher
- 12
- zweiter Luft-Kältemittel-Wärmetauscher
- 13
- dritter Luft-Kältemittel-Wärmetauscher
- 14
- vierter Luft-Kältemittel-Wärmetauscher
- 15
- Rückkühlgehäuse
- 16
- Lufteinlassseite des vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauschers
- 17
- Luftauslassseite des Verflüssigers
- 18
- Seitenwandeinfassung
- 19
- Wärmetauscherlamelle
- 20
- Luftleitkanal
- 21
- Pumpe
- 22
- Verdichter
- 23
- Expansionsventil
- y
- Luftströmungsrichtung durch zweites Wärmetauscherpaket
Claims (7)
- Kühlanordnung (1) für die Klimatisierung einer IT-Umgebung und insbesondere für die Rechenzentrumsklimatisierung, mit einem Kühlgerätgehäuse (2), das in einer IT-Umgebung und insbesondere in einem Rechenzentrum aufgestellt ist, und in dem ein erstes Wärmetauscherpaket (3) sowie mindestens ein erster Lüfter (4) aufgenommen sind, wobei der erste Lüfter (4) dazu eingerichtet ist, Luft aus dem Gebäude oder dem Rechenzentrum über eine erste von zwei gegenüber liegenden Gehäuseseiten (6, 7) anzusaugen, durch das Gehäuse (2) und das erste Wärmetauscherpaket (3) hindurch zu befördern und über eine der ersten Gehäuseseite (6) gegenüber liegende zweite Gehäuseseite (7) aus dem Gehäuse (2) auszublasen, und wobei außerhalb des Gebäudes oder Rechenzentrums ein zweites Wärmetauscherpaket (8) angeordnet und von mindestens einem zweiten Lüfter (5) mit Luft durchströmt ist, wobei ein erster und ein zweiter Kältemittelkreislauf (9, 10) fluidisch voneinander getrennt zwischen dem ersten Wärmetauscherpaket (3) und dem zweiten Wärmetauscherpaket (8) geführt sind, wobei der erste Kältemittelkreislauf (9) ein Freikühlungskreislauf und der zweite Kältemittelkreislauf (10) ein Verdichterkreislauf ist, wobei das zweite Wärmetauscherpaket (8) einen dritten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher (13), der ein Verflüssiger des Verdichterkreislaufs ist, und einen vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher (14) aufweist, durch den das flüssige Kältemittel des Freikühlungskreislaufs durchgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte und der vierte Wärmetauscher (13, 14) des zweiten Wärmetauscherpakets (8) vertikal übereinander gestapelt in einem Rückkühlgehäuse (15) aufgenommen sind, wobei der Verflüssiger des Verdichterkreislaufs oberhalb des vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher (14) des Freikühlungskreislaufs angeordnet ist und der Verflüssiger und der vierte Luft-Kältemittel-Wärmetauscher (14) des Freikühlungskreislaufs in Vertikalrichtung nacheinander von der Luft durchströmt sind.
- Kühlanordnung (1) nach Anspruch 1, bei dem das erste Wärmetauscherpaket (3) einen ersten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher (11), der ein Verdampfer des Verdichterkreislaufs ist, und einen zweiten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher (12) aufweist, durch den das flüssige Kältemittel des Freikühlungskreislaufs durchgeleitet ist.
- Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die das zweite Wärmetauscherpaket (8) durchströmende Luft in Luftströmungsrichtung (y) durch das das zweite Wärmetauscherpaket (8) den vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauscher (14) des Freikühlungskreislaufs vor dem Verflüssiger des Verdichterkreislaufs durchströmt.
- Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Lufteinlassseite (16) des vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauschers (14) des Freikühlungskreislaufs einen Lufteinlass des zweiten Wärmetauscherpakets (8) und eine Luftauslassseite (17) des Verflüssigers einen Luftauslass des zweiten Wärmetauscherpakets (8) bildet.
- Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Seitenwände des Rückkühlgehäuses (15) von einer umlaufend geschlossenen vertikalen Seitenwandeinfassung (18) des zweiten Wärmetauscherpakets (8) gebildet sind, die den dritten und den vierten Wärmetauscher (13, 14) zueinander ausrichten und seitlich einfassen, so dass eine Luftströmungsrichtung durch das zweite Wärmetauscherpaket (8) parallel zu der Seitenwandeinfassung (18) und damit in Vertikalrichtung gebildet ist.
- Kühlanordnung (1) nach Anspruch 5, bei dem die Wärmetauscher (13, 14) des zweiten Wärmetauscherpakets (8) parallele Wärmetauscherlamellen (19) aufweisen, von denen benachbarte Wärmetauscherlamellen (19) jeweils einen in Vertikalrichtung durchlässigen Luftleitkanal (20) durch die Wärmetauscher (13, 14) hindurch bilden.
- Kühlanordnung (1) nach Anspruch 6, bei dem die Luftleitkanäle (20) von dem dritten und dem vierten Wärmetauscher (13, 14) des zweiten Wärmetaucherpakets (8) paarweise fluchtend zueinander ausgerichtet sind, wobei die fluchtenden Luftleitkanäle (20) jeweils zwischen der Lufteinlassseite (16) des vierten Luft-Kältemittel-Wärmetauschers (14) des Freikühlungskreislaufs und der Luftauslassseite (17) des Verflüssigers geführt sind.
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